MARCELA NUNES COLLI ESTUDO DA INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA NA CORROSÃO SELETIVA DO AÇO UNS S31803 EM SOLUÇÃO 1M HCL

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1 MARCELA NUNES COLLI ESTUDO DA INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA NA CORROSÃO SELETIVA DO AÇO UNS S31803 EM SOLUÇÃO 1M HCL Trabalho de Conclusão de Curso, apresentado no Centro Universitário da FEI, como parte dos requisitos necessários para obtenção do titulo de Engenheiro de Materiais, orientado pela Profª. Msc Daniella Caluscio dos Santos. São Bernardo do Campo 2012

2 Marcela Nunes Colli Estudo da influência da temperatura na corrosão seletiva do aço UNS S31803 em solução 1M HCl. Trabalho de Conclusão de Curso Centro Universitário da FEI Comissão julgadora Profª. Msc Daniella Caluscio dos Santos e Presidente Msc. Eduardo de Franco Monlevada Profº Doutor Rodrigo Magnabosco São Bernardo do Campo 2012

3 ... Ou você se compromete com o objetivo da vitória, ou não. Ayrton Senna

4 AGRADECIMENTOS Aos meus pais e irmão, pelo incentivo, interesse e apoio durante toda a graduação. Á Professora orientadora Daniella Caluscio dos Santos, pela paciência, apoio, e compartilhamento de experiências. Aos colegas de classe pelo companheirismo e incentivo. Ao meu namorado pela paciência, confiança e apoio. Ao Centro de Desenvolvimento de Materiais da FEI (CDMat - FEI), especialmente aos Srs. Geleci e Ricardo pelo auxílio na parte experimental. Á banca examinadora pela disposição e interesse.

5 RESUMO O presente trabalho estuda o comportamento do aço inoxidável duplex UNS S31803 (SAF 2205), perante a influência da temperatura de ensaio na corrosão seletiva do aço inoxidável dúplex UNS S31803 (SAF 2205) em solução 1M HCl. Este estudo será realizado partindo de um material solubilizado a 1150 C por 4 horas sob vácuo no forno tubular, a fim de obter uma estrutura com aproximadamente 60% de ferrita e 40% de austenita, onde seu comportamento eletroquímico será avaliado com auxilio de um potenciostato pelo levantamento de curvas de polarização em diferentes condições de temperaturas a 22, 30, 40, 50 e 60 C imersos em uma solução de 1M HCl. Verificou-se que o comportamento de dissolução preferencial das fases ocorre para temperaturas de 30 a 50 C de forma que o aumento da temperatura acelera a reação de corrosão. Esse comportamento se prolonga de forma que a 60 C nas condições eletroquímicas deste trabalho não foi verificado passivação do aço inoxidável duplex. Já a 22 C o processo de corrosão se desenvolve em menor intensidade, onde não foi definida nitidamente a corrosão seletiva. Foi também verificado que a dissolução da ferrita ocorre em potenciais mais baixos que da austenita em função de sua menor energia de ativação. Palavras-chave: Corrosão seletiva; Aço inoxidável duplex; Temperatura.

6 ABSTRACT This work studies the behavior of duplex stainless steel UNS S31803 (SAF 2205), through the influence of test temperature on the selective corrosion of duplex stainless steel UNS S31803 (SAF 2205) in 1M HCl solution. This study will be performed starting from a solution heat treatment to 1150 C for 4 hours under vacuum in the tube furnace in order to obtain a structure with approximately 60% ferrite and 40% austenite, where its electrochemical behavior is evaluated with the aid of a potentiostat by raising the polarization curves in different temperature conditions at 22, 30, 40, 50 and 60 C immersed in a solution of 1M HCl. It was found that de preferential dissolution of phases occurs for temperatures of 30 to 50 C so that the temperature increase accelerates the corrosion reaction. This behavior extends up to 60 C where in electrochemistry conditions of this work it was not observed passivation of duplex stainless steel. Already at 22 C the corrosion process develops in lesser intensity, where the selective corrosion was not found clearly. It was also found that the dissolution of ferrite occurs at potentials lower than the austenite due to its lower activation energy. Key-words: Selective Corrosion; Duplex Stainless Steel; Temperature.

7 LISTA DE TABELAS Tabela 1 : Tipos de corrosão generalizada e localizada. Informações de referência : Perez, 2004; Roberge, Tabela 2: Concentração dos elementos de liga no aço 2205 duplex e em suas respectivas fases (ferrita e austenita) Tabela 3: Composição química do aço UNS S em estudo Tabela 4: Resultados da quantificação de fases realizada por diferentes métodos Tabela 5: Composição química obtida pela análise realizada por EDS, na amostra ensaiada a 40 C Tabela 6: Composição química obtida pela análise realizada por EDS, na amostra ensaiada a 50 C Tabela 7: Composição química obtida pela análise realizada por EDS, na amostra ensaiada a 60 C Tabela 8: Potenciais identificados para cada máximo de densidade apresentado na polarização potenciodinâmica do aço UNS em solução de HCl 1M Tabela 9: Composição química obtida pela análise realizada por EDS, na amostra ensaiada a 22 C sob um potencial de -412 mv Tabela 10: Composição química obtida pela análise realizada por EDS, na amostra ensaiada a 22 C sob um potencial de -462 mv Tabela 11: Composição química obtida pela análise realizada por EDS, na amostra ensaiada a 50 C sob um potencial de -441 mv Tabela 12: Composição química obtida pela análise realizada por EDS, na amostra ensaiada a 50 C sob um potencial de -489 mv Tabela 13: Composição química obtida por EDS em diferentes regiões das amostras do ensaio de polarização potenciodinâmica a 40 C (regiões A e B ); 50 C (regiões C e D) e 60 C (regiões E e F).... Erro! Indicador não definido.

8 LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 1: Diagrama ternário Fe-Cr-Ni a 1000 C Figura 2: Diagrama ternário Fe-Cr-Ni a 1100 C Figura 3: Diagrama ternário Fe-Cr-Ni a 1200 C Figura 4: Diagrama ternário Fe-Cr-Ni a 1300 C Figura 5: Simulação da porcentagem volumétrica das fases ferrita, austenita e sigma em função da temperatura para um aço UNS31803 de composição 23%Cr - 4,29%Ni - 0,07%Mo - 0,12%N Figura 6: Mecanismo de formação do pite Figura 7: Arranjo esquemático do aparato para levantamento das curvas de polarização Figura 8: Esquema da curva de polarização de um aço inoxidável em solução de acido sulfúrico com e sem adição de cloreto Figura 9: Mecanismo de quebra da película passiva Figura 10: Mecanismo de repassivação Figura 11: Influência dos elementos de liga na resistência à corrosão Figura 12: Influência do cromo como elemento de liga na resistência á corrosão do aço à solução de acido sulfúrico 1M a 90ºC Figura 13: Curvas de Polarização Potenciodinâmica para ligas de Fe-Cr em solução de 0,05M H 2 SO 4 + 0,1M NaCl Figura 14: Curvas de polarização potenciodinâmica para ligas de Fe-18-Cr-xMo em solução de 0,05M H 2 SO 4 + 0,1M NaCl (sendo x = 0, 1, 4 e 6) Figura 15: Curvas de polarização potenciodinâmica de um aço inoxidável superduplex de composição 24,81%Cr 7,72%Ni 4,01%Mo 1,24%Mn 0,022%C 0,222%N. (a) ensaio realizado a 25 C em diferentes concentrações de Cl -; (b) Ensaio realizado a diferentes temperaturas em solução de ppm de Cl Figura 16: Perda de massa do material em função do potencial aplicado em uma solução 2M H 2 SO 4 + 0,1 M HCl a 22 C Figura 17: Curvas de polarização para o aço SAF 2205 e correspondentes ligas ferríticas e austeníticas, obtidas pelo método de perda de massa pelo potenciostato, em solução de 2M H 2 SO 4 +0,1M HCl Figura 18: Curvas de polarização para o aço SAF 2205 e correspondentes ligas ferríticas e austeníticas, obtidas pelo método de perda de massa pelo potenciostato, em solução de 2M H 2 SO 4 +2M HCl

9 Figura 19: Curvas de polarização do aço inoxidável duplex 2205 em solução de 2 M H2SO4 + 0,5 M HCl e suas fases constituintes: ferrita ( ); austenita ( ) Figura 20: (a) Curva de polarização potenciodinâmica do aço UNS em solução de 1M HCl a 60 C; (b) Microestrutura obtida após ensaio polarização potenciostática em solução 1M HCl a 60 ± 2ºC a -241mV Ag/AgCl por 1800s, demonstrando a dissolução preferencial da austenita Figura 21: Imagem do forno tubular utilizado (a), e amostra após tratamento térmico no forno (b) Figura 22: Cut-off utilizada para cortar as amostras nas dimensões de 15 x 10 mm Figura 23: Equipamento automático de preparação das amostras, Struers Abramin Figura 24: Microscópio Olympus BX60M utilizado para quantificação das fases Figura 25: Equipamento e aparato utilizado para levantamento das curvas, (a) montagem do recipiente contendo a solução de HCl 1 M, amostra do aço UNS 31803, e eletrodos de referência Figura 26: Micrografias obtidas após ataque de Beraha Modificado. Aumento de 500x Figura 27: Curvas de polarização potenciodinâmica do aço UNS em solução de HCl 1M a 22 C Figura 28: Microestrutura das amostras doa aço UNS após ensaios de polarização potenciodinâmica em solução de HCl 1M a 22 C Figura 29: Curvas de polarização potenciodinâmica do aço UNS em solução de HCl 1M a 30 C Figura 30: Microestrutura das amostras doa aço UNS após ensaios de polarização potenciodinâmica em solução de HCl 1M a 30 C Figura 31: Curvas de polarização potenciodinâmica do aço UNS em solução de HCl 1M a 40 C Figura 32: Microestrutura das amostras doa aço UNS após ensaios de polarização potenciodinâmica em solução de HCl 1M a 40 C Figura 33: Curvas de polarização potenciodinâmica do aço UNS em solução de HCl 1M a 50 C Figura 34: Microestrutura das amostras doa aço UNS após ensaios de polarização potenciodinâmica em solução de HCl 1M a 50 C Figura 35: Curvas de polarização potenciodinâmica do aço UNS em solução de HCl 1M a 60 C

10 Figura 36: Microestrutura das amostras doa aço UNS após ensaios de polarização potenciodinâmica em solução de HCl 1M a 60 C Figura 37: Imagem de elétrons secundários da amostra, após ensaio de polarização potenciodinâmica do aço UNS S em solução de 1M HCl a 22 C Figura 38: Imagem de elétrons secundários da amostra, após ensaio de polarização potenciodinâmica do aço UNS S em solução de 1M HCl a 40 C Figura 39: Imagem de elétrons secundários da amostra, após ensaio de polarização potenciodinâmica do aço UNS S em solução de 1M HCl a 50 C Figura 40: Imagem de elétrons secundários da amostra, após ensaio de polarização potenciodinâmica do aço UNS S em solução de 1M HCl a 60 C Figura 41: Imagem de elétrons secundários após ensaio de polarização potenciodinâmica em solução de 1M HCl a 60 C.... Erro! Indicador não definido. Figura 42: Imagem de elétrons secundários após ensaio de polarização potenciodinâmica em solução de 1M HCl a 60 C.... Erro! Indicador não definido. Figura 43: Imagem de elétrons secundários após ensaio de polarização potenciodinâmica em solução de 1M HCl a 60 C Figura 44: Imagem de elétrons secundários após ensaio de polarização potenciodinâmica em solução de 1M HCl a 60 C Figura 45: Imagem de elétrons secundários, após ensaio de polarização potenciodinâmica do aço UNS S em solução de 1M HCl a 40 C, com destaque para regiões analisadas por EDS.... Erro! Indicador não definido. Figura 46: Imagem de elétrons secundários, após ensaio de polarização potenciodinâmica do aço UNS S em solução de 1M HCl a 50 C, com destaque para regiões analisadas por EDS Figura 47: Imagem de elétrons secundários, após ensaio de polarização potenciodinâmica do aço UNS S em solução de 1M HCl a 60 C, com destaque para regiões analisadas por EDS Figura 48: Curvas de polarização potenciostática em solução de 1M HCl a 22 C Figura 49: Microestrutura obtida após ensaio de polarização potenciostática em solução de 1M HCl a 22 C sob um potencial de -412mV Figura 50: Microestrutura obtida após ensaio de polarização potenciostática em solução de 1M HCl a 22 C sob um potencial de -462mV Figura 51: Curvas de polarização potenciostática em solução de 1M HCl a 30 C

11 Figura 52: Microestrutura obtida após ensaio de polarização potenciostática em solução de 1M HCl a 30 C sob um potencial de -401mV Figura 53: Microestrutura obtida após ensaio de polarização potenciostática em solução de 1M HCl a 30 C sob um potencial de -466mV Figura 54: Curvas de polarização potenciostática em solução de 1M HCl a 40 C Figura 55: Microestrutura obtida após ensaio de polarização potenciostática em solução de 1M HCl a 30 C sob um potencial de -424mV Figura 56: Microestrutura obtida após ensaio de polarização potenciostática em solução de 1M HCl a 30 C sob um potencial de -475mV Figura 57: Curvas de polarização potenciostática em solução de 1M HCl a 50 C Figura 58: Microestrutura obtida após ensaio de polarização potenciostática em solução de 1M HCl a 30 C sob um potencial de -441mV Figura 59: Microestrutura obtida após ensaio de polarização potenciostática em solução de 1M HCl a 30 C sob um potencial de -489mV Figura 60: Imagem de elétrons secundários do aço UNS S31803 ensaio potenciostático em solução de 1M HCl a 22 C com potencial de -412mV Figura 61: Imagem de elétrons secundários do aço UNS S31803 ensaio potenciostático em solução de 1M HCl a 22 C com potencial de -462mV Figura 62: Imagem de elétrons secundários do aço UNS S31803 após ensaio potenciostático em solução de 1M HCl a 50 C com potencial de -441mV Figura 63: Imagem de elétrons secundáriosdo aço UNS S31803 após ensaio potenciostático em solução de 1M HCl a 50 C com potencial de -489mV Figura 64: Microestrutura obtida pelo auxilio do microscópio eletrônico de varredura, após ensaio de polarização potenciostática do aço UNS S em solução de 1M HCl a 22 C com potencial aplicado de -412mV. Destaque para regiões analisadas por EDS Figura 65: Microestrutura obtida pelo auxilio do microscópio eletrônico de varredura, após ensaio de polarização potenciostática do aço UNS S31803 em solução de 1M HCl a 22 C com potencial aplicado de -462mV. Destaque para regiões analisadas por EDS Figura 66: Microestrutura obtida pelo auxilio do microscópio eletrônico de varredura, após ensaio de polarização potenciostática do aço UNS S31803 em solução de 1M HCl a 50 C com potencial aplicado de -441mV. Destaque para regiões analisadas por EDS Figura 67: Microestrutura obtida pelo auxilio do microscópio eletrônico de varredura, após ensaio de polarização potenciostática do aço UNS S31803 em solução de 1M HCl a 50 C com potencial aplicado de -489mV. Destaque para regiões analisadas por EDS

12 Figura 68: Diagrama ternário isotérmico Fe-Cr-Ni para 1100 C, com demonstração da composição do aço UNS S31802 utilizado neste trabalho Figura 69: Ampliação da simulação da porcentagem volumétrica das fases ferrita e austenita em função da temperatura para um aço UNS31803 de composição 23%Cr - 4,29%Ni - 0,07%Mo - 0,12%N Figura 70: Curvas de polarização potenciostática do aço UNS em solução de 1M HCl, a temperatura de 22, 30, 40, 50 e 60 C Figura 71:Curva de polarização potenciodinâmica do aço UNS em solução de 1M HCl a 60 C Figura 72: Gráfico relacionando os potenciais de dissolução de ferrita e autenita em função da temperatura (a) e a densidade de corrente em função da temperatura de ensaio (b) Figura 73: Superfície do aço UNS S31803 após ensaio potenciodinâmico em solução de HCl 1M, a 22, 40, 50 e 60 C, respectivamente, a,b,c e d Figura 74: Gráfico da região de passivação das curvas de polarização potenciostática do aço UNS S em solução de 1M HCl, a 22, 30, 40 e 50 C Figura 75: Superfície da amostra do aço UNS S31803 submetido a ensaio de polarização potenciodinâmica em solução de 1M HCl a 50 C. Com destaque para a formação de pites Figura 76: Micrografias do aço UNS S31803 após polarização potenciostática a 22 C, - 412mV(a) e -462mV(b); 30 C, -401mV(c) e -466mV(d); 40 C -424mV(e) e -475mV(f); e a 50 C, -441mV (g) e -489mV(h) Figura 77: Micrografias do aço UNS S31803 analisadas no MEV após polarização potenciostática a 22 C, -412mV(a) e -462mV(b), e a 50 C- 441mV (c) e -489mV(d). 72 Figura 78: Gráfico da linearização da densidade de corrente em função do inverso da temperatura de ensaio. Fonte: Autor, Figura 79: Gráfico da densidade de corrente em função da temperatura de ensaio para os valores experimentais e calculados da austenita Figura 80: Gráfico da densidade de corrente em função da temperatura de ensaio para os valores experimentais e calculados da austenita

13 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Aços Inoxidáveis Aços Inoxidáveis Duplex Corrosão Técnicas Eletroquímicas Influência dos Elementos de Liga e da Temperatura na Resistência à Corrosão dos Aços Inoxidáveis Duplex Corrosão Seletiva em Aços Inoxidáveis Duplex MATERIAIS E MÉTODOS Caracterização Microestrutural Ensaios Eletroquímicos RESULTADOS Caracterização Microestrutural Ensaios Eletroquímicos Polarização Potenciodinâmica Polarização Potenciostática DISCUSSÃO DOS RESULTADOS Caracterização Microestrutural Ensaios Eletroquímicos CONCLUSÕES REFERÊNCIAS ANEXO I CERTIFICADO DE GARANTIA DO AÇO INOXIDÁVEL DÚPLEX UNS S

14 11 1 INTRODUÇÃO Aços inoxidáveis apresentam em sua composição um teor de cromo maior que 11%, o que permite a formação de uma camada aderente de óxido, capaz de proteger o material contra a oxidação do meio. Isso confere aos aços uma maior resistência à corrosão, ampliando sua gama de aplicações no mercado (SEDRIKS, 1996). Dados de J. Charles (2008) demonstram que a produção anual de aço inoxidável duplex é de aproximadamente 200kt, o que representa menos de 1% da produção mundial dos aços inoxidáveis. Em contrapartida este número aumentou em mais de 100% na última década, o que comprova o forte aumento de sua utilização. As aplicações do aço inoxidável duplex, principalmente em indústrias químicas, de papel e celulose, e petroquímicas, ocorrem em função da combinação de suas elevadas propriedades mecânicas com a alta resistência á corrosão, que são fatores críticos quanto á construção dos equipamentos utilizados por estas indústrias. Na indústria de papel e celulose, particularmente nos digestores do processo kraft de obtenção do papel, ocorre o cozimento de pedaços de madeira com Na 2 S e NaOH (licor branco) por algumas horas a elevadas temperaturas e pressões num processo chamado cozimento. Para estes fins são utilizados vasos de pressão, denominados digestores, que trabalham a temperatura de aproximadamente 170 C e pressões de 6,8 a 9,2 atm., visando sua deslignificação para posterior produção do papel (SANTOS ET al, 2007). O conteúdo destes digestores é descarregado sob pressão para um tanque de lavagem que remove o chamado licor preto, remanescente do processo de deslignificação, sendo o produto final deste processo destinado à fabricação do papel cru, ou do papel branco (KORB, OLSO et al, 1992; DAVIS, 1994). Para remover a camada de compostos orgânicos formada na parede do digestor, decorrente do processo de polpação, é feita a lavagem do digestor com ácido clorídrico a aproximadamente 60 C (WENSLEY, 2001; SANTOS et al, 2007). Entretanto, os aços inoxidáveis duplex, quando expostos á esta solução, podem apresentar um tipo de corrosão chamado de corrosão seletiva, o que inviabiliza sua utilização para estas aplicações (SANTOS; MAGNABOSCO, 2008). Em função deste problema encontrado na lavagem dos digestores do processo Kraft, o objetivo deste trabalho compreende estudar a influência da temperatura de ensaio na corrosão seletiva do aço inoxidável dúplex UNS S31803 (SAF 2205) em solução 1M HCl.

15 12 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Para elaboração deste trabalho faz-se necessária revisão bibliográfica sobre os aços inoxidáveis, particularmente os aços inoxidáveis duplex, e o fenômeno de corrosão nestes materiais, visando o estudo de seu comportamento perante situações similares àquela que será imposto no presente estudo. Estes conceitos serão discutidos nos próximos tópicos. 2.1 Aços Inoxidáveis Como indicado anteriormente, aços inoxidáveis são ligas de ferro que contém em sua composição uma fração em volume de no mínimo 11% de cromo. Sendo esta fração responsável pela formação de uma camada invisível, auto regenerativa e aderente de óxidos na superfície do material, protegendo-o contra a oxidação imposta pelo meio em que se encontra, também chamada de película passiva (SEDRIKS, 1996). Essa característica permite a utilização do material em ambientes agressivos, aumentando sua possibilidade de aplicações, principalmente na indústria química. Segundo Lo et al, 2009, os aços inoxidáveis podem ser classificados como austeníticos, ferríticos, martensíticos, duplex e endurescíveis por precipitação. Sendo esta classificação dada de acordo com a microestrutura que apresentam. A classe de aços inoxidáveis ferríticos são ligas de ferro-cromo com a estrutura composta pela ferrita, de estrutura cúbica de corpo centrado (CCC), com um teor de cromo variando de 11 a 30% (LO et al, 2009). Já os aços inoxidáveis austeníticos contém níquel em teores de 7 a 20%, o que aumenta o custo do material, e teores de cromo de 15 a 25%. A presença de níquel estabiliza a estrutura cubica de face centrada (CFC) do ferro, que é a austenita. Quando estas duas classes são comparadas, o aço inoxidável ferritico possui maior resistência mecânica, e os aços inoxidáveis austeníticos uma maior ductilidade. (SMITH, 1996). Os aços classificados como martensíticos, segundo Davis (1994), são similares aos aços carbono obtidos por tratamento térmico de têmpera e revenimento, onde ocorre a transformação da austenita em martensita. O aumento da resistência mecânica e ao desgaste deste material está diretamente ligado ao seu teor de carbono. Os aços endurescíveis por precipitação têm um aumento na resistência mecânica promovido pelo mecanismo de envelhecimento, onde trabalho a frio facilita este processo. Apresentam uma melhor combinação de tenacidade e resistência mecânica e à corrosão do que os aços inoxidáveis martensíticos, propriedades que estão relacionadas aos teores de

16 13 cromo, níquel e molibdênio, pois altos teores de carbono reduzem a tenacidade do material, e não é o caso destes aços, porém, o baixo teor de carbono implica em uma redução na resistência ao desgaste (DAVIS, 1994). Os aços inoxidáveis duplex, que são o objetivo de estudo deste trabalho, são ligas que contém em sua estrutura duas fases diferentes, ferrita (α) e austenita (γ) aproximadamente na mesma proporção (SEDRIKS, 1996). Desta forma uma maior ênfase na descrição será dada a esta classe de materiais Aços Inoxidáveis Duplex Solomon e Devine (1982) definem uma liga duplex como aquela que contém duas fases distintas em sua microestrutura aproximadamente na mesma fração volumétrica. O aço inoxidável duplex apresenta duas fases diferentes em sua estrutura, sendo austenita e ferrita as fases predominantes nessa classe de aço inoxidável. Embora existam aços bifásicos contendo austenita e martensita, ou martensita e austenita, usualmente denominam-se aços duplex aqueles constituídos de ferrita e austenita. A combinação destas duas fases confere ao material, propriedades mecânicas características de ambas as fases, com tendências às da ferrita, resultando em um material com propriedades mecânica superior aos aços inoxidáveis constituídos de apenas uma das fases. As frações volumétricas de cada uma das fases estão relacionadas com a composição química e a temperatura de tratamento (CHARLES, 2008). Estes materiais possuem o ferro, cromo e níquel como principais constituintes, e dependendo de seus teores podem formar uma estrutura bifásica. Os diagramas isotérmicos a 1000, 1100, 1200 e 1300 C de Fe-Cr-Ni demonstrados nas Figura 1 a 4 respectivamente, ilustram campos onde a coexistência das fases austeníticas e ferriticas depende da composição do material e da temperatura de tratamento.

17 14 Figura 1: Diagrama ternário Fe-Cr-Ni a 1000 C Fonte: Santos, 2010 adaptado de Raynor e Rivlin, Figura 2: Diagrama ternário Fe-Cr-Ni a 1100 C. Fonte: Santos, 2010 adaptado de Raynor e Rivlin, 1988.

18 15 Figura 3: Diagrama ternário Fe-Cr-Ni a 1200 C Fonte: Santos, 2010 adaptado de Raynor e Rivlin, Figura 4: Diagrama ternário Fe-Cr-Ni a 1300 C. Fonte: Santos, 2010 adaptado de Raynor e Rivlin, 1988.

19 Fração Volumétrica das Fases (%) 16 À medida que a temperatura de tratamento modifica o equilíbrio das fases, ocorre por consequência a alteração da quantidade das fases presentes no material. Num aço inoxidável dúplex, valores mais elevados de temperatura proporcionam uma maior fração volumétrica de ferrita (CHARLES, 2008). Estudos reforçam essa afirmação, como demonstrado no trabalho de Magnabosco, Santos e Melo (2009), onde o aço duplex UNS S31803 foi solubilizado a 1000 e 1200 C, obtendo estruturas com respectivamente, 43% e 64% de ferrita. A Figura 5 mostra uma simulação realizada para um aço UNS31803 de composição 23%Cr - 4,29%Ni - 0,07%Mo - 0,12%N utilizando-se software Thermo Calc 5 com base de dados TCFE6, que demonstra a porcentagem volumétrica das fases em função da temperatura de tratamento de solubilização, onde o teor de ferrita apresentou aumento significativo a partir de 870 C aproximadamente, em contrapartida uma diminuição de austenita. E a partir de 950 C não estão mais presentes nitretos de cromo e a fase sigma. 100% 90% Ferrita Austenita Nitretos de Cr Sigma 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Temperatura ( C) Figura 5: Simulação da porcentagem volumétrica das fases ferrita, austenita e sigma em função da temperatura para um aço UNS31803 de composição 23%Cr - 4,29%Ni - 0,07%Mo - 0,12%N. Fonte: Autor, A presença de elementos de liga tem relação direta com as frações de equilíbrio num aço duplex, onde alguns elementos como o silício, molibdênio, e alumínio têm a capacidade de estabilizar a ferrita, e outros como carbono, manganês e nitrogênio estabilizam a austenita. Este comportamento é normalmente expresso em termos dos conceitos de cromo e níquel equivalentes. (SOLOMON, DEVINE, 1982; SEDRIKS, 1996; PADILHA, PLAUT, 2009). As

20 17 equações 1 e 2 são utilizadas para verificar o teor de cromo e níquel equivalente no material a partir dos teores de elementos de liga que o constituem, é válido ressaltar que estas equações variam entre os autores, a que está apresentada neste trabalho é descrita por Sedriks, % % Ni % Co 30(% C) 25(% N) 0,5(% Mn) 0,3(% Cu) (1) Ni eq % % Cr 2(% Si) 1,5(% Mo) 5(% V) 5,5(% Al) 1,75(% Nb) 1,5(% Ti)0,75(% W) (2) Cr eq Segundo as equações apresentadas, nota-se que o cromo, silício e molibdênio são elementos que favorecem a formação da ferrita, já o carbono, níquel e nitrogênio estabilizam a austenita, e o manganês tem metade do potencial do níquel na estabilização desta fase. (SOLOMON, DEVINE, 1982). Alguns estudos como o de Jae-Bong (2006) e Cvijovic (2006) relatam que a adição de elementos estabilizadores da ferrita como o cromo e molibdênio melhora a resistência à corrosão do material. Segundo Lo et al (2009), alguns autores estudaram o efeito do manganês e encontraram diferentes respostas para sua influência na estabilização das fases, que varia de acordo com seu teor. Baixos teores de manganês no aço inoxidável duplex favorecem a presença a austenita, e valores maiores a presença de ferrita. De acordo com Davis (1994), o nitrogênio é essencial na composição dos aços duplex, pois diminui a segregação de cromo e molibdênio para a ferrita, aumentando a resistência à corrosão da fase austenítica. Charles (2009) afirma que o nitrogênio influência de forma benéfica na estabilização das fases do aço inoxidável duplex. A diferença de composição química entre as fases do aço duplex pode afetar a resistência à corrosão do material como será discutido nos próximos tópicos deste trabalho. 2.2 Corrosão Alguns autores definem o fenômeno de corrosão como a deterioração de um material provocada pela ação química ou eletroquímica do meio ambiente. O que geralmente resulta em alterações não desejáveis ás propriedades dos materiais (GENTIL, 1996; ROBERGE, 1999). Sendo um fenômeno de grande relevância industrial. Roberge (1999) estima que os custos com problemas associados á corrosão giram em torno de 3 a 5% do produto bruto interno bruto dos países industrializados.

21 18 O processo responsável pela corrosão é um mecanismo químico e eletroquímico, onde a passagem de corrente elétrica no material gera a troca de íons e elétrons (WOLYNEC, 2003). Perez, (2004) relata que a manifestação destes fenômenos, químicos e eletroquímicos, podem levar o material a diferentes tipos de corrosão, generalizada e localizada, que ocorrem por diferentes mecanismos citados na Tabela 1. Tabela 1 : Tipos de corrosão generalizada e localizada. Informações de referência : Perez, 2004; Roberge, Corrosão Generalizada Corrosão Atmosférica Corrosão em Altas temperaturas Corrosão Biológica Corrosão seletiva Fonte: Autor, Corrosão Localizada Corrosão por Fresta Corrosão Filiforme Corrosão Intergranular Corrosão por Pite A corrosão generalizada é aquela que ocorre em toda a superfície exposta do metal. A corrosão atmosférica, por exemplo, se manifesta como uma camada de oxido na superfície dos óxidos expostos ao ar (PEREZ, 2004). Já a corrosão localizada é aquela que se manifesta em regiões especificas do material exposto, segundo Perez (2004) esta é uma forma mais difícil de controlar que a corrosão generalizada, uma vez que é mais difícil de identificar. Dentre os tipos de corrosão localizada, existe a corrosão por pite que está diretamente relacionada com a formação e a quebra da película passiva de um material, de forma que, quando em meios aquosos contendo íons de halogênios como Cl -, Br -, ou I -, o material pode sofrer a corrosão por pite que são orifícios microscópicos que ultrapassam a película passiva expondo a superfície do material ao meio agressivo. (SEDRIKS, 1996). A Figura 6 ilustra a formação do pite.

22 19 Figura 6: Mecanismo de formação do pite. Fonte: Autor, adaptado de Perez, Segundo Solomon e Devine (1982), existe uma forma de corrosão generalizada, a corrosão seletiva, que será estudada mais adiante neste trabalho, que é possível de ocorrer nos aços inoxidáveis duplex. Este mecanismo está ligado a efeitos galvânicos atribuídos a diferenças de composição química entre as fases do material. A corrosão atribuída a efeitos galvânicos é descrita por Perez (2004) como uma reação eletroquímica, onde a diferença de potencial dos materiais em contato submetidos a um eletrólito gera um fluxo de corrente do metal mais nobre para o menos nobre Técnicas Eletroquímicas Técnicas eletroquímicas são utilizadas para verificar o comportamento corrosivo dos aços inoxidáveis. O potenciostato é um equipamento que permite verificar o comportamento eletroquímico de um metal, pois possibilita um controle adequado do potencial de eletrodo com relação ao eletrodo de referencia, e também a determinação da corrente de polarização, e por meio de um registrador armazenar os dados para levantar as curvas de polarização (GENTIL, 1996; WOLYNEC, 2003). A Figura 7 ilustra a montagem do aparelho para levantamento das curvas de polarização

23 20 Figura 7: Arranjo esquemático do aparato para levantamento das curvas de polarização. Fonte: Wolynec, De acordo com a Figura 7, observa-se o eletrodo de trabalho (ET), o eletrodo de referência (ER) e o contra eletrodo (CE) submerso em um eletrólito, e a função do potenciostato é de impor o potencial desejado ao eletrodo de trabalho. O comportamento eletroquímico do material pode ser estudado mediante levantamento de curvas de polarização que avaliam seu comportamento em meio aquoso, e o potenciostato permite o levantamento desta curva, onde são registrados valores para o potencial aplicado (E) em função da densidade de corrente (i) (SEDRIKS, 1996). Gentil (1996) e Wolynec (2003) descrevem a polarização como o nome dado ao fenômeno para a alteração do potencial de corrosão, que pode ocorrer por fatores externos, como a imposição de uma corrente ao sistema. Quando as densidades de corrente da reação anódica e da reação catódica apresentam o mesmo potencial, são determinados corrente de corrosão e E corr que é chamado de potencial de corrosão. que é a A Figura 8 que exemplifica uma curva de polarização típica de aços inoxidáveis em solução de ácido sulfúrico com e sem concentrações de cloreto.

24 21 Figura 8: Esquema da curva de polarização de um aço inoxidável em solução de acido sulfúrico com e sem adição de cloreto. Fonte: Autor, adaptado de Sedriks, O potencial de corrosão (E corr ) é definido por alguns autores como o potencial em que as reações catódicas e anódicas se igualam, e a densidade de corrente de corrosão (i corr ) é aproximadamente zero (SEDRIKS, 1996; CHARLES, 2009). Para que ocorra a corrosão, o potencial de equilíbrio da reação anódica tem que ser menor que o potencial da reação catódica, pois assim o sistema se desloca no sentido da reação de oxidação (WOLYNEC, 2003). A região ativa na curva da Figura 8 representa a região onde ocorre a reação anódica, sendo esta uma reação onde o metal (M) libera íons para o meio (equação 3), e simultaneamente a ela ocorre uma reação catódica onde os elétrons são consumidos conforme demonstra equação 4 (SEDRIKS, 1996; CHARLES, 2009). (3) (4) Com o aumento do potencial aplicado, tem-se um aumento da densidade de corrente até determinado potencial no qual a direção da curva se inverte. O potencial que corresponde ao máximo de densidade é denominado por Sedriks (1996) potencial de passivação primaria (E pp ), e por outros autores como Charles (2009) potencial critico (E crit ). E este potencial é o

25 22 valor onde se tem a máxima dissolução anódica, onde pode ser determinada ainda a densidade de corrente critica (i crit ). Prosseguindo com o aumento do potencial, ocorre a diminuição da densidade de corrente até certo potencial, em que ela se torna aproximadamente constante, indicando a região de passivação do material, que é um fenômeno onde a película passiva dos aços inoxidáveis reduz consideravelmente a reação anódica, o que significa que o material apresenta baixa taxa de corrosão. Materiais que apresentam esta característica possuem uma curva de polarização anódica típica, onde apresentam uma densidade de corrente crítica (i crit ) e densidade de corrente de passivação (i pass ). Com o inicio do processo de corrosão, tem-se a quebra da película passiva que promove a formação de íons intermediários, que reagindo com moléculas de água do meio liberam H + favorecendo a repassivação, que é visualizada na curva de polarização pela região em que a densidade de corrente torna-se aproximadamente constante após a oxidação. (WOLYNEC, 2003; SANTOS, 2010; SEDRIKS, 1996). As Figura 9 e Figura 10 demonstram o mecanismo de quebra da película e repassivação. Figura 9: Mecanismo de quebra da película passiva. Fonte: Santos, 2010, adaptado de Sedriks, 1996.

26 23 Figura 10: Mecanismo de repassivação. Fonte: Santos, 2010, adaptado de Sedriks, A região transpassiva ocorre quando não há a presença de íons Cl -, e está numa área onde a densidade de corrente volta a aumentar com o potencial aplicado, indicando que a película passiva volta a ser menos protetora. Existem dois potenciais que podem ocorrer, E t e E p, o primeiro é o potencial que está relacionado à evolução de oxigênio no material pela eletrólise da agua, e representa o inicio do comportamento transpassivo, já o potencial de pite (E p ) ocorre quando o material passa a ter uma camada passiva instável e o material sofre corrosão por pite (SEDRIKS, 1996; CHARLES, 2009). Fatores externos como temperatura e ph do meio em que se encontra, alteram a resistência à corrosão do material pois alteram o potencial de equilíbrio das reações eletroquímicas que ocorrem no material. Estas alterações referentes à resistência à corrosão, bem como o mecanismo de corrosão seletiva em aço inoxidáveis duplex serão discutidos nos próximos tópicos deste trabalho Influência dos Elementos de Liga e da Temperatura na Resistência à Corrosão dos Aços Inoxidáveis Duplex Elementos de liga são adicionados aos aços para modificar suas propriedades, tanto com relação à estabilidade de fases, resistência mecânica e resistência à corrosão que é o foco deste trabalho. A Figura 11 ilustra a influência dos elementos de liga na resistência á corrosão dos aços inoxidáveis, e serão detalhadas a seguir.

27 24 Figura 11: Influência dos elementos de liga na resistência à corrosão. Fonte: Charles, Segundo Charles (2009), o aumento do teor de cromo tem forte influência no aumento da resistência à corrosão proporcionada pela película passiva formada na superfície dos aços inoxidáveis, como demonstra a Figura 12, que apresenta curvas de polarização de aços com diferentes teores de cromo onde se observa que a presença deste elemento em maior quantidade promove uma redução da densidade de corrente de passivação e do potencial de indicando uma maior resistência no processo corrosivo. Figura 12: Influência do cromo como elemento de liga na resistência á corrosão do aço à solução de acido sulfúrico 1M a 90ºC. Fonte: Autor, adaptado de Charles, 2009.

28 25 Lee (2005) Avaliou o comportamento de ligas Fe-Cr com, 0, 13, 18, 25, 30, 40 e 100% de cromo. Verificou que o aumento do teor de cromo no ferro diminui a densidade de corrente, o potencial de corrosão e o potencial de pite em solução 0,05M H 2 SO 4 + 0,1M NaCl. A Figura 13 demonstra as curvas de polarização levantadas, e verifica-se que o material sem cromo não apresenta passividade, o que permitiu ao autor atribuir a passividade dos aços inoxidáveis á formação dos óxidos de cromo na superfície do material. Figura 13: Curvas de Polarização Potenciodinâmica para ligas de Fe-Cr em solução de 0,05M H 2 SO 4 + 0,1M NaCl. Fonte: Autor, adaptado de Lee, De acordo com Davis (1994), o molibdênio melhora a resistência à corrosão do material, principalmente a corrosão por pite e fresta, seu efeito é três vezes mais efetivo que o do cromo no aço inoxidável, porém, sua solubilidade é limitada a 7%. Quando adicionado como elemento de liga, o molibdênio contribui para formação da película passiva através da produção de óxidos estáveis (SOUZA et. al, 2009). Lee (2004) verificou que o aumento do molibdênio aumenta o potencial de pite que está relacionado à existência de uma película passiva mais estável, e verificou também que o molibdênio facilita a repassivação pela redução da densidade de corrente de corrosão. A Figura 14 indica os resultados obtidos pela curva de polarização potenciodinâmica que demonstra as conclusões acima citadas.

29 26 Figura 14: Curvas de polarização potenciodinâmica para ligas de Fe-18-Cr-xMo em solução de 0,05M H 2 SO 4 + 0,1M NaCl (sendo x = 0, 1, 4 e 6). Fonte: Autor, adaptado de Lee, Já o nitrogênio, tem efeito de melhorar a resistência á corrosão principalmente se combinado com o molibdênio e influencia no aumento da resistência do material. Além do alto teor de cromo, teores significativos de nitrogênio favorecem a resistência à corrosão localizada dos aços inoxidáveis, pois de acordo com Lothongkum et al (2006), a reação do nitrogênio do metal com o hidrogênio do meio favorece a formação de amônia que aumenta o ph da solução e promovendo repassivação do material. O manganês aumenta a solubilidade do nitrogênio, porem, apresenta um efeito negativo na resistência à corrosão, principalmente localizada. (CHARLES, 2009; LO et al, 2009). Entretanto, de acordo com Edeleanu (1958), deve-se levar em conta a concentração e a temperatura do meio, e não só a presença dos elementos de liga para o estudo da resistência à corrosão dos materiais. Souza et al (2006) estudou a influencia de diferentes concentrações de cloreto no comportamento da resistência á corrosão de um aço inoxidável superduplex em diferentes temperaturas. Evidenciou que a diferença de concentração da solução de ataque apresenta pequenas alterações à 25 C conforme Figura 15 (a), e que o aumento da temperatura do sistema diminui o potencial de corrosão do material e aumenta a densidade de corrente de

30 27 passivação, como demonstra a Figura 15 b, onde foi verificado também que o processo de repassivação ocorre para temperaturas de até 60 C. Estes dados demonstram que a temperatura acelera as reações químicas e eletroquímicas. (a) Figura 15: Curvas de polarização potenciodinâmica de um aço inoxidável superduplex de composição 24,81%Cr 7,72%Ni 4,01%Mo 1,24%Mn 0,022%C 0,222%N. (a) ensaio realizado a 25 C em diferentes concentrações de Cl -; (b) Ensaio realizado a diferentes temperaturas em solução de ppm de Cl-. Fonte: Autor, Adaptado de Souza et. al, (b) Wolynec (2003) e Perez (2004) explicam a aceleração das reações eletroquímicas pela temperatura através de uma analogia da equação de Arrhenius, representada na equação 5, onde a velocidade é representada pelo consumo ou formação de carga elétrica, portanto, expressa como densidade de corrente (i), conforme descreve a equação 6. ) (5) (6) É importante ressaltar que B apresentado na equação 5 é uma constante relacionada á reação química, ΔG* é a energia de ativação para que ocorra esta reação, e R é a constante universal dos gases. A Lei de Faraday relaciona a carga q com o estado de oxidação conforme apresenta a equação 7, onde F é a constante de Faraday. (7) Desta forma Wolynec (2003) descreve a velocidade da reação em termos de densidade de corrente pela alteração da constate B da reação química, para constante K da reação eletroquímica, conforme equação 8.

31 28 (8) Assim, é possível relacionar a temperatura com a velocidade da reação eletroquímica, de forma que o aumento da temperatura acelera a velocidade de corrosão. Roberge (2000) relaciona o efeito da temperatura numa reação eletroquímica com a variação de energia livre do sistema, demonstrando em função dos potenciais aplicados na reação eletroquímica, denominada equação de Nernst. (9) Onde K, representa a atividade da reação química, e quando no equilíbrio, K é a constante de equilíbrio (K eq ). A variação de energia ( ) pode ser descrita em uma reação eletroquímica em função do estado de oxidação, da constante de Faraday e do potencial aplicado ao sistema, onde se tem e de forma que substituindo na equação 9, e dividindo ambos os lados por zf tem-se a equação de Nernst descrita na equação 10. Esta equação demonstra a relação da temperatura com o potencial da reação eletroquímica, onde o aumento da temperatura diminui o potencial de equilíbrio da reação, tornando-a mais fácil de ocorrer. Este trabalho estuda o efeito da temperatura em um determinado processo de corrosão que será detalhado no próximo tópico Corrosão Seletiva em Aços Inoxidáveis Duplex A corrosão seletiva ocorre quando há a dissolução preferencial de uma das fases ou de um dos elementos do material, que é verificada através de um máximo de densidade de corrente aplicado na curva de polarização, e se ambas as fases apresentam dissolução, verificam-se dois máximos do potencial. Efeitos galvânicos podem estar associados a essa dissolução preferencial, devido interação entre as fases que pode variar de acordo com o meio e densidade de corrente na qual estão impostos (SYMNIOTIS-BARRDAHL, 1988). Symniotis-Barrdahl (1988) verificaram um aumento na taxa de dissolução do aço duplex 2377 de composição química 21,9%Cr-5,54%Ni-3,04%Mo-1,54%Mn-0,43%Si- 0,14%N com aumento a concentração de cloretos, particularmente verificada pela dissolução seletiva da ferrita em potenciais inferiores à austenita. Verificou-se ainda que o aço duplex estudado apresentou um maior potencial de corrosão da ferrita em relação ao aço ferrítico,

32 29 indicando a influência do efeito galvânico presente nestes materiais. A Figura 16 apresenta a curva de polarização que demonstra o comportamento destes materiais, onde é característico dos aços inoxidáveis duplex a existência de dois máximos de densidade, resultante da dissolução preferencial de cada fase. Figura 16: Perda de massa do material em função do potencial aplicado em uma solução 2M H 2 SO 4 + 0,1 M HCl a 22 C. Fonte: Autor, adaptado de Symniotis-Barrdahl, O estudo de Yau e Streicher (1987) verificou através de metalografia que quando o material apresenta a coexistência das fases de ferrita e austenita, a taxa de corrosão sofre um aumento com dissolução preferencial da ferrita, na presença de 0,5M H 2 SO 4. E quando se aumenta o teor de cromo destes materiais, a estrutura torna-se apenas ferrítica, e a taxa de corrosão decai. Isto demonstra que o efeito galvânico existente no aço inoxidável duplex, faz com que a ferrita atue como anodo e a austenita como catodo. Symniotis (1990) estudou o comportamento do aço SAF 2205 em diferentes soluções de 2M H 2 SO 4 + 0,1 HCl e 2M H 2 SO 4 + 2M HCl, com 4 e 2 horas de ataque respectivamente, a 22 C, onde a taxa de corrosão está representada pela perda de massa que o material apresenta. Na primeira solução verificou que o efeito galvânico das fases presentes no material promove um ataque preferencial da ferrita, que apresenta potenciais de dissolução menores que -420mV, quando a austenita sofre dissolução a potenciais maiores que -280 mv. Para potenciais intermediários, entre -300 e -320 mv, ocorre a dissolução de ambas as fases,

33 30 este resultados apresentam na curva de polarização dois máximos de densidade de corrente nos referidos potenciais, conforme Figura 17. Quando realizado na solução com maior concentração de cloretos a taxa de corrosão tem um forte aumento, com tendência da ferrita em dissolver, e potenciais acima de -130 mv promovem a dissolução preferencial da austenita, como demonstra a Figura 18. Figura 17: Curvas de polarização para o aço SAF 2205 e correspondentes ligas ferríticas e austeníticas, obtidas pelo método de perda de massa pelo potenciostato, em solução de 2M H 2 SO 4 +0,1M HCl. Fonte: Autor, adaptado de Symniotis, Figura 18: Curvas de polarização para o aço SAF 2205 e correspondentes ligas ferríticas e austeníticas, obtidas pelo método de perda de massa pelo potenciostato, em solução de 2M H 2 SO 4 +2M HCl. Fonte: Autor, adaptado de Symniotis,1990.

34 31 O trabalho de Tsai, Chen (2007) mostra que o aço duplex SAF 2205 foi preparado com o auxilio do mecanismo de corrosão seletiva, dissolvendo propositadamente uma das fases do material, permitindo o estudo do comportamento eletroquímico individual das suas fases, quanto à composição química e o potencial de corrosão. A Tabela 2 relata a diferença de composição utilizada no estudo, e a Figura 19 demonstra as curvas de polarização obtidas para a liga e suas fases. Tabela 2: Concentração dos elementos de liga no aço 2205 duplex e em suas respectivas fases (ferrita e austenita). Liga e Fase Elementos (%peso) Fe Cr Ni Mo Mn 2205 Bal. 22,09 5,32 3,03 1,52 Bal. 23,66 4,67 1,83 1,54 Bal. 20,59 6,91 1,41 1,94 Fonte: Autor, adaptado de Tsai e Chan (2007). Figura 19: Curvas de polarização do aço inoxidável duplex 2205 em solução de 2 M H2SO4 + 0,5 M HCl e suas fases constituintes: ferrita ( ); austenita ( ). Fonte: Autor, adaptado de Tsai e Chen, Estes dados indicam que na ferrita os teores de cromo e molibdênio são maiores que da austenita, e os de níquel e manganês menores. Sendo que todos estes elementos apresentam valores intermediários quando analisados conjuntamente no aço SAF2205. As curvas de

35 32 polarização demonstram também assim como os valores de composição química, o aço duplex apresenta valores intermediários aos encontrados para a máxima densidade de corrente das fases, apresentando dois potenciais críticos característicos dos aços duplex. Estudos de Santos e Magnabosco (2008) e Magnabosco, Mélo e Santos (2009) relatam o comportamento do aço UNS S31803 numa solução 1M HCl a 60 C, que apresenta dissolução seletiva de uma das fases de acordo com o potencial aplicado, fenômeno denominado corrosão seletiva. Foi verificado que a 60 C no potencial de corrosão, ou potencial de circuito aberto, a ferrita é dissolvida preferencialmente, por apresentar um potencial anódico de -300mVAg/AgCl, menos nobre que o da austenita, que também pode ser dissolvida em potenciais superiores a -241mVAg/AgCl. A demonstra estes dados. (a) (b) Figura 20: (a) Curva de polarização potenciodinâmica do aço UNS em solução de 1M HCl a 60 C; (b) Microestrutura obtida após ensaio polarização potenciostática em solução 1M HCl a 60 ± 2ºC a -241mV Ag/AgCl por 1800s, demonstrando a dissolução preferencial da austenita. Fonte: Magnabosco e Santos, Com base nestes estudos e em função da prática de lavagem do digestor a 60 C, o presente trabalho estuda o comportamento do aço UNS S31803 na presença de ácido clorídrico quando submetido a diferentes temperaturas.

36 33 3 MATERIAIS E MÉTODOS na Tabela 3. O aço UNS S31803 utilizado neste trabalho, possui a composição química apresentada Tabela 3: Composição química do aço UNS S em estudo. %Cr %Ni %Mo %Mn %N %C %Si %Cu %Fe 22,48 5,74 3,20 1,42 0,162 0,018 0,35 0,15 Bal. Fonte: Certificado de Qualidade do material do fabricante OutoKumpo Stainless 1. Com o objetivo de obter uma estrutura homogênea com aproximadamente 50% de ferrita e 50% austenita, corpos de prova com dimensões de 30 x 60 mm obtidos a partir de chapa com 3 mm de espessura foram submetidas à tratamento térmico de solubilização sob vácuo a 1150 C por 4 horas no forno tubular do Centro de Desenvolvimento de Materiais Metálicos do Centro Universitário da FEI - CDMatM-FEI, demonstrados na Figura 21. (a) (b) Figura 21: Imagem do forno tubular utilizado (a), e amostra após tratamento térmico no forno (b). Fonte: Autor, Em seguida, o material foi submetido a um lixamento a granulometria de 80 mesh, para retirar o óxido formado na superfície em decorrência da solubilização. As amostras foram então cortadas com auxilio da máquina de corte por abrasão (Cut off), demonstrada na Figura 22, em dimensões aproximadas de 10 x 15 mm, que foram embutidas em resina termofixa de cura a quente. 1 Composição química de acordo com o certificado do fabricante OutoKumpo Stainless Anexo I.